基于可用性模型的可靠性测试性协同建模与优化设计方法

技术特征：
1.基于可用性模型的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方法，其特征在于：s1：结合可靠性建模仿真工作和测试性建模仿真工作，获取装备在各任务工作模式下的可靠性与测试性设计方案的关键设计变量数据；s2：对装备在各任务工作模式下的可靠性与测试性设计方案的关键设计指标数据进行抽样，将抽样得到的数据代入协同优化模型得到装备各任务工作模式下的多个使用可用度数据a；s3：确定装备在各任务工作模式下的使用可用度最低要求值a
min
，判断装备各任务工作模式下的多个使用可用度数据a是否达到系统要求，当每种任务工作模式下的多个使用可用度数据a均不小于使用可用度最低要求值a
min
时，该可靠性与测试性设计方案满足要求；s4：若可靠性与测试性设计方案满足要求，则本次可靠性与测试性设计方案保留，即完成该可靠性与测试性设计方案的协同建模与优化分析；若可靠性与测试性设计方案不满足要求，则通过可靠性设计方案与测试性设计方案的调整工作对可靠性、测试性参数进行优化，再次对优化后可靠性与测试性设计方案的关键设计指标数据进行抽样，将抽样数据代入到模型直到模型的输出结果满足要求为止，多次循环，形成多种可靠性与测试性设计方案及其关键设计指标数据；s5：结合多种可靠性与测试性设计方案的关键设计指标数据，根据基于多属性决策的可靠性与测试性设计方案优选模型实现多种可靠性与测试性设计方案的优选分析，获得多种设计方案的排序结果，最终选择出最优可靠性与测试性设计方案。2.根据权利要求1所述的基于可用性模型的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方法，其特征在于：所述步骤s1中关键设计变量数据包括：可靠性参数平均故障间隔时间mtbf、维修性参数平均修复前时间mttr、测试性参数故障检测时间与故障隔离时间之和t
d
以及保障性参数平均保障延误时间mldt。3.根据权利要求2所述的基于可用性模型的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方法，其特征在于：所述步骤s1中，在假设装备各组成部件故障服从指数分布的条件下，通过如下公式计算装备在各任务工作模式下的可靠性参数平均故障间隔时间mtbf：式中：λ
s
表示装备在各任务工作模式下的失效率；其中，结合装备在各任务工作模式下的任务可靠性框图以及装备各组成部件的失效率λ
i
，得到装备在各任务工作模式下的失效率λ
s
。4.根据权利要求2所述的基于可用性模型的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方法，其特征在于：所述步骤s1中，通过如下公式计算装备在各任务工作模式下的维修性参数平均修复前时间mttr：式中：i表示装备的组成部件数量；λ
i
表示装备各组成部件在各任务工作模式下的失效
率；mttr
i
表示装备各组成部件在各任务工作模式下的修复时间。5.根据权利要求2所述的基于可用性模型的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方法，其特征在于：所述步骤s1中，结合各测试点的故障检测时间、具有不同模糊度的模糊组的故障隔离时间以及诊断策略得到装备各组成部件的故障检测时间与故障隔离时间之和，其中，诊断策略由测试性建模仿真工作得到，诊断策略包括：检测各关键部件故障对应的一组测试点以及对应最终检测到的模糊组的模糊度，通过如下公式计算装备的第b个部件在各任务工作模式下的故障检测时间与故障隔离时间之和t
db
：式中：a表示检测第b个部件是否故障的测试点数量；t
a
表示检测第b个部件是否故障的一组测试点中第a个测试点的故障检测时间；t
b
表示检测第b个部件是否故障的故障隔离时间；在得到装备所有部件的故障检测时间与故障隔离时间之和t
db
的基础上，按照装备各组成部件发生故障的随机性对各部件的故障检测时间与故障隔离时间之和进行抽样，得到装备的故障检测时间与故障隔离时间之和t
d
。6.根据权利要求2所述的基于可用性模型的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方法，其特征在于：所述步骤s1中，获取装备各组成部件在各任务工作模式下的保障性参数平均保障延误时间mldt
b
的步骤包括：s101：规定影响mldt指标的因素：备件延误、保障设备延误、保障组占用延误；s102：规定评价mldt指标以及其影响因素的等级集：{非常短、较短、中等、较长、非常长}；s103：获得装备各组成部件在各任务工作模式下各影响因素隶属于各评价等级的测度值，测度的指标采用0.1-0.9标度法，得到装备各组成部件在各任务工作模式下的模糊评价矩阵r；s104：获得装备各组成部件在各任务工作模式下各影响因素的权重向量w；s105：通过如下公式计算装备各组成部件在各任务工作模式下mldt指标的综合评价结果s：s＝w
×
r；式中：w表示装备各组成部件在各任务工作模式下各影响因素的权重向量；r表示装备各组成部件在各任务工作模式下的模糊评价矩阵；s106：根据步骤s105得到的综合评价结果，按照最大隶属度原则判断获得装备各组成部件在各任务工作模式下mldt指标的评价等级以及对应的最大隶属度u
max
(mldt)；s107：规定mldt指标评价等级对应的mldt指标取值区间：s108：通过如下公式计算装备各组成部件在各任务工作模式下的mldt指标值：mldt＝u
max
(mldt)*(b-a) a；式中：u
max
(mldt)表示步骤s107中得到的mldt指标的最大隶属度；a表示最大隶属度u
max
(mldt)所在mldt指标取值区间的最小值；b表示最大隶属度u
max
(mldt)所在mldt指标取值区间的最大值b；在得到装备所有部件的平均保障延误时间mldt
b
的基础上，按照装备各组成部件发生故障的随机性对各部件的平均保障延误时间进行抽样，得到装备的平均保障延误时间mldt。7.根据权利要求1所述的基于可用性模型的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方
法，其特征在于：所述步骤s4中，可靠性设计方案与测试性设计方案的调整工作包括：调整装备的硬件结构、优化装备组成部件的可靠性、调整装备的诊断策略、优化装备各测试点的故障检测时间和装备各模糊组的故障隔离时间。8.根据权利要求1所述的基于可用性模型的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方法，其特征在于：所述步骤s5中，基于多属性决策的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方案优选模型的步骤包括：s501：规定方案单次排序的次数n，确定平均修复前时间的权重系数ω1、故障检测时间与故障隔离时间之和的权重系数ω2、平均保障延误时间的权重系数ω3；s502：抽样每种设计方案的1组决策属性数据，包括3类数据：平均修复前时间mttr、故障检测时间与故障隔离时间之和t
d
、平均保障延误时间mldt；s503：通过如下公式将抽样得到的多个设计方案在同一任务工作模式下的同类数据进行归一化处理，得到各设计方案各类数据的归一化值：式中：i表示设计方案的数量；mttr
i
表示第i个设计方案的平均修复前时间数据；mttr
i
`表示第i个设计方案的平均修复前时间数据的归一化值；式中：i表示设计方案的数量；t
di
表示第i个设计方案的故障检测时间与故障隔离时间之和数据；t
di
`表示第i个设计方案的故障检测时间与故障隔离时间之和数据的归一化值；式中：i表示设计方案的数量；mldt
i
表示第i个设计方案的平均保障延误时间数据；mldt
i
`表示第i个设计方案的平均保障延误时间数据的归一化值；s504：通过如下公式计算每种方案的综合排序值a
i
：a
i
＝ω1*mttr
i
` ω2*t
di
` ω3*mldt
i
`；式中：a
i
表示第i个设计方案的综合排序值；ω1表示平均修复前时间的权重系数；ω2表示故障检测时间与故障隔离时间之和的权重系数；ω3表示平均保障延误时间的权重系数；mttr
i
`表示第i个设计方案的平均修复前时间数据的归一化值；t
di
`表示第i个设计方案的故障检测时间与故障隔离时间之和数据的归一化值；mldt
i
`表示第i个设计方案的平均保障延误时间数据的归一化值；s505：根据综合排序值完成多种方案的单次排序，综合排序值小的方案排在前面，并记录排序结果；s506：判断方案排序次数是否达到规定排序次数n，若没有达到，则回到步骤s502；若达到，通过如下公式计算每种方案在每个排序位置的可能度n
k
：
式中：a
k
表示该设计方案在排在位置k的次数；n表示方案排序总次数；s507：比较各方案在排序位置k的可能度n
k
大小，可能度大的方案排在位置k，若两种方案的可靠度大小相等，则继续比较下一位置的可能度，直到得到最终的可靠性与测试性设计方案排序结构结果。

技术总结
本发明属于可靠性设计分析领域。提出一种基于可用性模型的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方法，将可靠性与测试性设计方案中的关键设计指标作为评判可靠性与测试性设计方案好坏的决策属性数据，并确定各决策属性数据的权重系数，根据基于多属性决策的可靠性与测试性设计方案优选模型实现多种可靠性与测试性设计方案的优选分析，获得多种设计方案的排序结果，最终选择出最优可靠性与测试性设计方案，从而实现整体的可靠性测试性协同建模与优化技术。优化技术。优化技术。


技术研发人员：赵宁 张宇 赵亮 石亚庆 张勉 许庆明 王爱矛 许子仪 黄大荣 张振源 唐环 李东良 王守信
受保护的技术使用者：重庆交通大学 陕西可维卓立科技有限公司
技术研发日：2022.07.27
技术公布日：2022/11/11